Thèse en Chimie Organique Et Inorganique - Villeurbanne, France - CNRS

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Villeurbanne, France

il y a 3 semaines

Posté par:

Sophie Dupont

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Description

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Date Limite Candidature : mardi 11 avril 2023

**Informations générales**:
**Intitulé de l'offre **:H/F Thèse en Chimie Organique et Inorganique**
Référence : UMR5256-AUDDEM-004
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : VILLEURBANNE
Date de publication : mardi 21 mars 2023
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2023
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel
Section(s) CN : Chimie de coordination, catalyse et procédés, interfaces

**Description du sujet de thèse**:
Polymères de coordination à base de ligands organiques thiolates comme nouveaux matériaux thermoélectriques

Outre notre dépendance aux combustibles fossiles, l'un des défis énergétiques dans notre société moderne est l'énorme quantité inexploitée de chaleur résiduelle générée qui est inexploitée. En effet, les industries, les moteurs à combustion, les batteries des automobiles, les centrales thermiques et nucléaires et la plupart des équipements technologiques produisent de la chaleur, même notre corps humain, qui, lorsqu'il n'est pas exploité, est perdu, représentant près de 70 % du total de l'énergie utilisée aujourd'hui.1 Par conséquent, pour exploiter cette ressource en grande partie inutilisée, de nouveaux matériaux thermoélectriques (TE) efficaces doivent être développés pour convertir la chaleur résiduelle en électricité verte et renouvelable. La résolution de ce problème ouvrirait une nouvelle voie vers la révolution de l'énergie verte et la découverte de matériaux TE contribuerait de manière significative à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles.
L'efficacité de conversion de puissance d'un matériau TE évolue avec un facteur de mérite sans dimension ZT, avec ZT = (σS2T) / , où σ est la conductivité électrique, S le coefficient Seebeck,  la conductivité thermique et T la température absolue. Bien que des percées majeures aient été réalisées au début du siècle, tous les générateurs TE disponibles dans le commerce souffrent de leurs très faibles rendements de conversion, dus à leur ZT limité. Les efforts de recherche ont été principalement concentrés sur les matériaux inorganiques semi-conducteurs comme Bi2Te3 ou SiGe, mais leur toxicité, leur conductivité thermique trop importante et leur dureté les rendant difficile à intégrer, rendent ces solides peu attractifs.

Ainsi, afin d'améliorer ZT, de nouveaux matériaux TE doivent être développés. Puisque ZT est inversement proportionnel à la conductivité thermique, il est nécessaire d'avoir des matériaux TE avec une conductivité thermique très faible et une conductivité électrique élevée. Les polymères de coordination (PC) sont récemment apparus comme une bonne alternative aux matériaux TE inorganiques.2 En effet, leur composition hybride combinant métaux et ligands organiques et leurs diverses fonctionnalités impliquent une infinité de matériaux structurés avec diverses dimensionnalités : 1D, 2D ou 3D. Les progrès récents montrent que les PC à base de soufre présentent la meilleure conductivité électrique par rapport à ceux à base d'oxygène.3 Ainsi, avec les PC anisotropes, il est possible de construire des couches ou des chaînes métalliques efficaces pour le transport de charge, tandis que l'environnement organique agira comme un isolant thermique.
L'objectif de la thèse, basé sur l'expertise de l'équipe sur les PC à base de thiolates,4 est de synthétiser de nouveaux PC conducteurs à base de ligands thiolates avec des molécules thiols originales pour comprendre la relation entre structure des PC et leurs propriétés électroniques et TE. Le doctorant mènera deux recherches principales : (i) la synthèse de molécules originales de thiols (à l'ICBMS avec Dr. Florent Perret) puis (ii) la formation de nouveaux polymères de coordination (à l'IRCELYON avec Dr. Aude Demessence). Au cours de la thèse, il est proposé de travailler avec des séries de composés à base de ligands thiols aromatiques multidentates associés à différentes fonctions (-NH2, -CO2H, -OH, -F) et des métaux de transition, comme le cuivre, l'argent, le fer., afin d'obtenir différentes dimensionnalités de réseau et des conductivités de type n ou p. Le dopage métallique sera également une étape importante pour atteindre de bonnes conductivités.

[1]. D. M. Rowe, Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano, (Taylor & Francis Ltd., 2006).
[2]. E. Redel; H. Baumgart, APL Mater., 2020, 8,
[3]. Y. Kamakura; D. Tanaka, Chem. Lett., 2021, 50, 523.
[4]. (a) O. Veselska; A. Demessence, Coord. Chem. Rev., 2018, 355, 240; (b) S. Vaidya; O. Veselska; A. Zhadan; M. Diaz-Lopez; Y. Joly; P. Bordet; N. Guillou; C. Dujardin; G. Ledoux; F. Toche; R. Chiriac; A. Fateeva; S. Horike; A. Demessenc